Совершенствование процесса синтеза анилина | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 5 февраля, печатный экземпляр отправим 9 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Горбунов, И. А. Совершенствование процесса синтеза анилина / И. А. Горбунов, С. Е. Латышова, Е. А. Чаплюк. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 19 (205). — С. 97-100. — URL: https://moluch.ru/archive/205/50170/ (дата обращения: 26.01.2022).



Ключевые слова: анилин, восстановление нитробензола, катализаторы синтеза анилина, гетерогенный катализ, парофазное восстановление нитробензола, замена катализатора.

Анилин является простейшим ароматическим амином, одним из первых органических продуктов, который в значительных количествах начали получать еще в XIX в [1].

Структурная формула:

– Внешний вид: бесцветная маслянистая жидкость, быстро темнеющая на свету воздухе со слабым характерным запахом

– молекулярная масса: 93,13

– температура затвердевания минус 5,96 С

– температура плавления минус 6,15 С

– температура кипения при атмосферном давлении 184,4 С

– диэлектрическая постоянная при 25 С 6,99

– показатель преломления n20д=1,5863

– теплота сгорания 34800 кДж/кг [2]

Анилин применяется в качестве промежуточного продукта в производстве красителей, фармацевтических препаратов, взрывчатых веществ, ускорителей вулканизации каучука, в текстильной промышленности при черно-анилиновом крашении, в производстве пластических масс, октаноповышающих добавок к бензинам [3].

Анилин в промышленности получается гетерогенным каталитическим восстановлением нитробензола в газовой фазе на поверхности твердого катализатора НТК-4.

Синтез анилина проводится в контактном аппарате, где осуществляется восстановление нитробензола водородом в стационарном слое катализатора. Для съема теплового эффекта реакции используется органический теплоноситель Термолан. Водород подается газодувкой в межтрубное пространство теплообменника, через трубное пространство которого проходит парогазовая смесь из контактного аппарата. Температура водорода на выходе из теплообменника поддерживается от 60 до 200 °С.

Из теплообменника водород направляется в трубное пространство подогревателя, обогреваемого выходящим из контактного аппарата теплоносителем, и далее подается в испаритель нитробензола. Температура водорода на выходе из подогревателя поддерживается в пределах от 160 до 240 °С.

Подача нитробензола осуществляется из хранилища насосом через форсунки и трубу Вентури в испарителе, обогреваемый паром. В испарителе осуществляется нагрев и испарение нитробензола в потоке водорода.

Из испарителя парогазовая смесь нитробензола и водорода направляется через брызгоуловитель в контактный аппарат. Парогазовая смесь нитробензола и водорода через рассекатель потока подается в трубное пространство контактного аппарата. Из контактного аппарата парогазовая смесь направляется в трубное пространство теплообменника. Из теплообменника несконденсировавшийся поток направляется в конденсатор, охлаждаемый оборотной водой.

На основании проведенного анализа научно-технической и патентной литературы предложен вариант совершенствования процесса получения анилина, который заключается в замене используемого катализатора НТК-4 на новый высокоселективный медьцинкалюминиевый катализатор, промотированный соединениями фосфора, кальция и кремния, состава CuO a, ZnO b, Al2О3 c, СаОd, SiO e, Р2О5 f. [4].

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе заложена возможность проведения процесса синтеза анилина при различных значениях избытка водорода по отношению к нитробензолу в отличие от обычно используемого десятикратного [5].

Снижение избытка водорода не сказывается на активности катализатора и выходе целевого продукта.

Это позволяет снизить контролируемую температуру в «горячей» точке, что в свою очередь увеличивает срок активной работы катализатора и уменьшает смолообразование.

Способ позволяет получить после 850 часов (35 дней) непрерывной работы на новом катализаторе анилин с выходом 99,8 % и конверсией нитробензола более 99,99 %. При этом используемый новый катализатор не требует дорогостоящих промотирующих добавок, увеличивается срок работы катализатора без снижения активности (не менее 820 часов), а после регенерации катализатор достигает своей первоначальной активности.

Таблица 1

Сравнение параметров способа промышленного аналога инового способа получения целевого продукта

Параметр процесса

Способ производства аналога

Новый способ

Тип реактора

Трубчатый реактор

Трубчатый реактор

Катализатор

НТК-4

CuOa,ZnOb,Al2О3c,СаОd, SiOe2О5f

Температура процесса

160 до 320 ºC

180–350oС

Давление процесса

не более 0,06 МПа(изб)

атмосферное

Конверсия

99,99

99,99 %

Селективность

99,51

99,98 %

Выход по стадии синтеза

99,50

99,98 %

Максимальная нагрузка на катализатор

0,24г С6H5NO2/1г катализатора в час (6т С6H5NO2/25 т катализатора в час)

0,3г С6H5NO2/1г катализатора в час (7,5т С6H5NO2/25 т катализатора в час)

Срок активности

2238ч (93дн)

850ч (35дн)

Возможность регенерации

нет

да

Применение нового катализатора дает:

– упрощение процесса синтеза анилина восстановлением нитробензола водородом с использованием в процессе вновь созданного более селективного катализатора, обладающего большей активностью в сравнении с известными образцами;

– увеличение периода активной работы нового катализатора и расширение температурного интервала безопасной эксплуатации и регенерации катализатора.

Таблица 2

Характеристика применяемых иобразующихся впроцессе производства веществ по токсичности [6]

Наименование вещества

Т кипения (плавления), ºС

ПДК вредного вещества ввоздухе рабочей зоны ПДКр.з., мг/м3

Класс опасности

Особенности действия на организм человека

Преимущественное агрегатное состояние вусловиях производства

Средства индивидуальной и коллективной защиты

1 Анилин

184,13

(-6,3)

0,1

2

Нервный и кровяной яд, поражает центральную нервную систему, паренхиматозные органы. Прием алкоголя усиливает интоксикацию анилином

Жидкость

Костюм для защиты.

Кожаные ботинки или сапоги. Перчатки резиновые или из полимерных материалов.

Перчатки трикотажные с точечным покрытием.

Противогаз.

2 Нитробензол

210

(5,85)

3

3

Действует на нервную систему, печень, кровь, почки. Метгемоглобинообразователь. Раздражает кожу и слизистые оболочки глаз.

Жидкость

Костюм для защиты.

Кожаные ботинки или сапоги. Перчатки резиновые или из полимерных материалов.

Перчатки.

Противогаз.

4 Катализатор

-

0,01

1

Пыль катализатора вызывает раздражение кожи, слизистых оболочек глаз, верхних дыхательных путей

Твердый

Защитный костюм, кожаные ботинки или сапоги. Перчатки резиновые. Респератор и каска.

5 Термолан

-

50,0

-

Не токсичен

Жидкость

Перчатки, защитные очки, маска.

6 Раствор едкого натра 42 % (масс.)

-

0,5

2

При попадании на кожу, слизистые оболочки вызывает раздражение

Жидкость

Защитный костюм, кожаные ботинки или сапоги. Перчатки резиновые. Перчатки трикотажные с точечным покрытием. Противогаз.

7 Аммиак

(массовая доля аммиака — не менее 99,6 %).

-33,4

(-77,75)

20

4

В организм попадает при дыхании, раздражает и слизистые оболочки. Поражаемые органы, ткани, системы ЦНС.

Газ

Защитный костюм, кожаные ботинки или сапоги. Перчатки резиновые. Перчатки трикотажные с точечным покрытием.

Противогаз.

Литература:

  1. Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов / А. Г. Касаткин. — 14-е изд., стереотип. — Москва: Альянс, 2008. — 753 с.
  2. Сайкс, П. Механизмы реакций в органической химии: пер. с англ. / П. Сайкс; под ред. В. Ф. Травеня. — 4-е изд. — Москва: Химия, 1986. — 448 с.
  3. Пат. РФ 2001121052/04 Способ получения анилина и катализатора для получения анилина и других аминов / Старовойтов М. К., Белоусов Е. К., Рудакова Т. В.; заявл. 26.07.2001; опубл. 27.11.2003.
  4. Пат. 1446662 Англия, МПК С 07 С 85/11. Получение ароматических первичных моноаминов / Devonshire J. E., Sutcliffe D.; заявитель и патентообладатель ImperialChemicalInd. Ltd. № 1446662; заявл. 24.07.74; опубл. 18.08.76; № 17881/74.-3c.
  5. Латышова С. Е. Научные основы гетерогенно-каталитического процесса синтеза n-метиланилина восстановительным метилированием нитробензола: автореферат дис. Канд. Хим. Наук. — Волгоград: CамГТУ, 2006. — 23 с.
  6. Давиденко, Т. И. Восстановление нитросоединений в присутствии комплексов переходных металлов / Т. И. Давиденко, A.JI. Федоров // 16 Всес. Чугаев, совещ. по химии комплекс, соед.: тез.док.- Красноярск.-1987.-С.570–574.
Основные термины (генерируются автоматически): контактный аппарат, восстановление нитробензола, Катализатор, защитный костюм, перчатка, точечное покрытие, парогазовая смесь, трубное пространство, трубчатый реактор, целевой продукт.


Похожие статьи

Использование природной железомарганцевой руды в качестве...

После проведения предварительного восстановления водородом газовая смесь, имитирующая синтез-газ, из баллона через редуктор подавалась в реактор, заполненный

Увеличение содержания целевого катализатора (Fe) в материале приводит к интенсификации процесса и...

Парофазная и жидкофазная дегидратация метилфенилкарбинола...

Процесс дегидратации МФК протекает на стационарном слое катализатора в двухступенчатом адиабатическом реакторе.

продукта; 12 — распределительная тарелка; 13 — теплообменник трубчатого типа; 14 — ректификационные тарелки; 15 — теплообменная рубашка; 16...

Усовершенствование процесса получения цианистого натрия

Цианистый водород образуется как побочный продукт при синтезе акрилонитрила. Газообразную смесь пропана и аммиака смешивают с воздухом и паром, пропускают над фиксированным слоем катализатора в трубчатом реакторе.

Использование микроволнового излучения в нефтехимии

Но при использовании MW нагреваются частицы самого катализатора и образующиеся продукты на катализаторе

Авторами работа [17] разработан процесс каталитического пиролиза углеводородного сырья в трубчатом реакторе в присутствии каталитической...

Учет риска прогара трубчатой печи при оптимизации процесса...

Тугов В. В., Гаибова Т. В., Саморуков С. А. Учет риска прогара трубчатой печи при

огневыми точками и раскаленными участками трубопроводов и аппаратов.

технологического процесса (цикл) переработки биомассы способом пиролиза с учетом загрузки и выгрузки реактора...

Горячая регенерация асфальтобетонных покрытий

На данный момент времени различают 4 основных метода горячей регенерации: выравнивание и восстановление формы покрытия без добавления новой смеси; с добавлением новой смеси, но без перемешивания; с добавлением новой смеси и с перемешиванием...

Моделирование и расчет теплового баланса пиролизной установки...

К. П. Д. трубчатого биореактора

В биореакторе происходит процесс пиролиза и вырабатывается парогазовая смесь исходного сырья (биомассы) с температурой 450 оС. Температура продуктов сгорания в топке реактора 1700 оС.

Бесконтактные методы контроля толщины стенки изделия...

Скорость, прежде всего, зависит от характера образующихся продуктов коррозии и прочности их сцепления с металлом.

Метод ACFM позволяет проводить исследования через защитные покрытия, обрастания или ржавчину и не требует зачистки до “голого металла” [7,9].

Автоматизированный синтез наночастиц | Статья в журнале...

Процесс проводится при атмосферном или пониженном давлении при пропускании потока парогазовой смеси через реактор на подложках...

...остаточной толщины стенок изделий: нет необходимости использования контактной жидкости как в.

Похожие статьи

Использование природной железомарганцевой руды в качестве...

После проведения предварительного восстановления водородом газовая смесь, имитирующая синтез-газ, из баллона через редуктор подавалась в реактор, заполненный

Увеличение содержания целевого катализатора (Fe) в материале приводит к интенсификации процесса и...

Парофазная и жидкофазная дегидратация метилфенилкарбинола...

Процесс дегидратации МФК протекает на стационарном слое катализатора в двухступенчатом адиабатическом реакторе.

продукта; 12 — распределительная тарелка; 13 — теплообменник трубчатого типа; 14 — ректификационные тарелки; 15 — теплообменная рубашка; 16...

Усовершенствование процесса получения цианистого натрия

Цианистый водород образуется как побочный продукт при синтезе акрилонитрила. Газообразную смесь пропана и аммиака смешивают с воздухом и паром, пропускают над фиксированным слоем катализатора в трубчатом реакторе.

Использование микроволнового излучения в нефтехимии

Но при использовании MW нагреваются частицы самого катализатора и образующиеся продукты на катализаторе

Авторами работа [17] разработан процесс каталитического пиролиза углеводородного сырья в трубчатом реакторе в присутствии каталитической...

Учет риска прогара трубчатой печи при оптимизации процесса...

Тугов В. В., Гаибова Т. В., Саморуков С. А. Учет риска прогара трубчатой печи при

огневыми точками и раскаленными участками трубопроводов и аппаратов.

технологического процесса (цикл) переработки биомассы способом пиролиза с учетом загрузки и выгрузки реактора...

Горячая регенерация асфальтобетонных покрытий

На данный момент времени различают 4 основных метода горячей регенерации: выравнивание и восстановление формы покрытия без добавления новой смеси; с добавлением новой смеси, но без перемешивания; с добавлением новой смеси и с перемешиванием...

Моделирование и расчет теплового баланса пиролизной установки...

К. П. Д. трубчатого биореактора

В биореакторе происходит процесс пиролиза и вырабатывается парогазовая смесь исходного сырья (биомассы) с температурой 450 оС. Температура продуктов сгорания в топке реактора 1700 оС.

Бесконтактные методы контроля толщины стенки изделия...

Скорость, прежде всего, зависит от характера образующихся продуктов коррозии и прочности их сцепления с металлом.

Метод ACFM позволяет проводить исследования через защитные покрытия, обрастания или ржавчину и не требует зачистки до “голого металла” [7,9].

Автоматизированный синтез наночастиц | Статья в журнале...

Процесс проводится при атмосферном или пониженном давлении при пропускании потока парогазовой смеси через реактор на подложках...

...остаточной толщины стенок изделий: нет необходимости использования контактной жидкости как в.

Задать вопрос